Electrotechnique
DIAGNOSTIC DES DEFAUTS MECANIQUES ET ELECTROMAGNETIQUES SUR LES AEROGENERATEURS A BASE DE MACHINE ASYNCHRONE A DOUBLE ALIMENTATION.
Face à l’épuisement des ressources énergétiques fossiles et aux problèmes environnementaux causés par l’émission des gaz à effet de serre lors de l’exploitation de ces ressources, d’autres ressources énergétiques alternatives ont été et doivent continuer à être développées. Parmi elles, une autre alternative, consiste à exploiter les énergies renouvelables, qui offrent la possibilité de produire de l’électricité proprement et surtout dans une moindre dépendance des ressources. Aujourd’hui, les éoliennes et particulièrement les offshores sont devenus compétitives en termes de coûts de production. Par conséquent, elles constituent une voie à ne pas négliger pour le développement de l’énergie éolienne. Sachant particulièrement, qu’elles peuvent connaître un développement économique et social durable. En effet, leur potentiel exploitable est considérable et la qualité des gisements est telle que des investissements rentables peuvent être envisageable. Dans cette thèse, nous nous intéressons principalement à leurs conceptions et l’étude des défauts éventuels afin d’éviter leurs arrêts intempestifs. Nous développons des modèles de comportement de la chaine éolienne à base d’une machine asynchrone à double alimentation (MADA). Nous nous intéressons à des modèles fins permettant la détection précoce et la localisation de défauts mécaniques et électromagnétiques éventuels. Voir les détails
Mots clés : énergies renouvelables, éolienne, machine asynchrone double alimentation (MADA), défauts mécaniques, défauts électromagnétiques, diagnostic, détection, localisation
Conception et commande des alimentations de soudage à arc de type GTAW et GMAW
L’amélioration de la qualité de soudage avec un contrôle précis du taux de dépôt et de la pénétration de soudure est toujours un objectif visé dans les procédés MIG/MAG (Metal actif Gas-Metal Inert Gas) et TIG (Tungsten Inert Gas) aussi appelés GMAW (Gas Metal arc Welding) et GTAW (Gas Tungsten arc Welding). L’implémentation des techniques de commande et de contrôle innovantes permettant d’atteindre ou d’approcher ce but nécessite une source de courant contrôlable en tension et courant avec des formes particulièrement adaptées. Le travail que nous proposons sera devisé en deux parties : conception et amélioration d’une source d’alimentation basée sur la technologie onduleur à commutation douce à hautes fréquences pour optimiser son volume et son poids ce qui est adéquat dans le soudage automatisé et robotisé. Commande et contrôle du plasma d’arc généré lors du procédé de soudage en jouant sur les variables principales qui l’affectent en particulier le courant, la tension et ses formes ainsi que la polarité. Les techniques de Commande et de contrôle prendront en charge la vitesse de dévidage du fil fusible pour le procédé MIG/MAG et du métal d’apport pour le procédé TIG. Donc, un circuit d‘asservissement en boucle fermée sera proposé dans le but d’obtenir une séquence de soudage garantissant une haute qualité de l’opération de soudage tant sur l’aspect géométrique que sur l’aspect métallurgique et résistance mécanique. Voir les détails
Mots clés : Electronique de puissance Onduleur à commutation douce, Soudage à l’arc, Procédés GTAW et GMAW, Modélisation et commande de soudage à l’arc.
Conception et Commande des alimentations des Plasmas d’Arc
L’amélioration de la qualité de soudage avec un contrôle précis du taux de dépôt et de la pénétration de soudure est toujours un objectif visé dans les procédés MIG/MAG (Metal actif Gas-Metal Inert Gas) et TIG (Tungsten Inert Gas) aussi appelés GMAW (Gas Metal arc Welding) et GTAW (Gas Tungsten arc Welding). L’implémentation des techniques de commande et de contrôle innovantes permettant d’atteindre ou d’approcher ce but nécessite une source de courant contrôlable en tension et courant avec des formes particulièrement adaptées. Le travail que nous proposons sera devisé en deux parties : conception et amélioration d’une source d’alimentation basée sur la technologie onduleur à commutation douce à hautes fréquences pour optimiser son volume et son poids ce qui est adéquat dans le soudage automatisé et robotisé. Commande et contrôle du plasma d’arc généré lors du procédé de soudage en jouant sur les variables principales qui l’affectent en particulier le courant, la tension et ses formes ainsi que la polarité. Les techniques de Commande et de contrôle prendront en charge la vitesse de dévidage du fil fusible pour le procédé MIG/MAG et du métal d’apport pour le procédé TIG. Donc, un circuit d‘asservissement en boucle fermée sera proposé dans le but d’obtenir une séquence de soudage garantissant une haute qualité de l’opération de soudage tant sur l’aspect géométrique que sur l’aspect métallurgique et résistance mécanique. Voir les détails
Mots clés : Electronique de puissance Onduleur à commutation douce, Soudage à l’arc, Procédés GTAW et GMAW, Modélisation et commande de soudage à l’arc.
Conception et commande des alimentations des plasmas d’arc relatifs au soudage.
L’amélioration de la qualité de soudage avec un contrôle précis du taux de dépôt ainsi que la profondeur de pénétration sont toujours des objectifs visés dans les procédés de soudage MIG/MAG (Metal actif Gas-Metal Inert Gas) et TIG (Tungsten Inert Gas). L’implémentation des techniques de commande et de contrôle innovantes permettant d’atteindre ou d’approcher ces objectifs nécessite une source de courant contrôlable en tension et courant avec des formes particulièrement adaptées. Le travail que nous proposons sera articulé sur deux parties : -Conception et amélioration d’une source d’alimentation basée sur la technologie onduleur à commutation douce à hautes fréquences adaptée au soudage automatisé et robotisé. -Commande et contrôle du plasma d’arc généré lors du procédé de soudage en jouant sur les variables principales qui l’affectent en particulier le courant, la tension et ses formes ainsi que la polarité. Les techniques de Commande et de contrôle prendront en charge la vitesse de dévidage du fil fusible pour le procédé MIG/MAG et du métal d’apport pour le procédé TIG. Donc, un circuit d‘asservissement en boucle fermée sera proposé dans le but d’obtenir une séquence de soudage garantissant une haute qualité de l’opération de soudage tant sur l’aspect géométrique que sur l’aspect métallurgique et résistance mécanique. Voir les détails
Mots clés : Plasmas d’arc, GMAW, GTAW, TIG, MIG-MAG, Electronique de puissance, Onduleur à commutation douce, Modélisation et commande de soudage à l’arc.
PREDICTIVE CONTROL OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MACHINE USED IN A WIND SYSTEM
The use of renewable energy systems has become very important in the re-cent years due to environmental concern and the increasing demand of energy. Nowadays, wind power is the fastest growing energy source with increase in installed power mainly driven by increase in quantity and power rating of the wind turbines. The increase in the power of the generators leads to the need of research on new control strategies and different topologies of power converters to combine performance, power quality and efficiency demanded by these sys-tems.In this sense, this research project presents various advanced predictive control strategies for different power electronic converters employed in perma-nent magnet synchronous generator (PMSG) wind energy systems. The pro-posed systems combine the advantages of proven wind turbine technologies, such as low-cost machine-side converters, and efficient grid-side converters. The classical control techniques, based on linear PI regulators and low band-width modulation, present several technical issues during system operation, to overcome these issues, a high performance predictive control strategies are proposed in this thesis to control the power converters. The main feature of these control techniques are that a particular attention is paid to increase the efficiency and sustainability, reduce the torque and DC-link ripples, operating at considerably constant switching frequency and help higher penetration of renewable fluctuating power into the grid. Detailed technical work is supported by MATLAB/SIMULINK model based simulations and validated by experi-mental work on a laboratory prototype consisting in a PMSG and power con-verters, considering the fluctuation of the wind speed. Voir les détails
Mots clés : Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), Wind energy systems, Predictive control stratigies, Experimental work
PredictiveControl of a Grid Connected PVSystemsIncorporating Active Power FilterFunctionalities
This paper presents a multifunction operation of adouble stage grid connected photovoltaic system, with insertionthe active power filter (APF) functionalities. This system is usedto compensate the reactive power, suppression harmonicscurrents supply the nonlinear loads and inject the active powerinto grid. Our work is focused on the grid side, a perturbationand observation control is used to reach the maximum powerpoint tracking (MPPT) regardless of solar radiation. On the gridside, a modified instantaneous active and reactive poweralgorithm (P-Q) based on a multi-variable filter (MVF) is usedin order to identify the harmonics currents reference underdistorted source voltage condition, also a modified predictivecurrent control (PCC) algorithm is used to control the sourcevoltage inverter in order to ensure compensate reactive powerand harmonic currents, feed the non linear load and inject thesurplus generated power into the grid. In Matlab/Simulinksoftware, the proposed control scheme is investigated under loadchange and radiation change conditions. Simulation resultsshows that the proposed PCC of the APF guarantees a flexiblesettlement of real power amounts exchanges with the grid with ahigh power factor operation. Furthermore, the grid currentrecovers its sinusoidal waveform with a total harmonic distortion(THD) meet to IEEE-519 standard Voir les détails
Mots clés : Photovoltaic system (PV), activ power filter (APF), Predictive current control (PCC), active and reactive power theory (P-Q), multivariable filter (MVF), total harmonic distortion (THD)
Optimization of AZO/ZnO/Cu2O Thin Film Heterojunction Solar Cell with Gaussian Defect
In the present article, we report on the simulation study of defected n+-n-p heterojunction metal oxide (MO) thin film solar cell. In the structure, the natural p-type cuprous oxide (p-Cu2O) thin film as an absorber layer is conducted with the natural n-type zinc oxide (n-ZnO) thin film as a buffer layer and a transparent conducting aluminum-doped zinc oxide (n+-AZO) thin film at the front of the n-ZnO buffer layer to verify the function of the window layer. The update xwAMPS version of AMPS one-dimensional simulator has been used to optimize the feasibility of n+-AZO/n-ZnO/p-Cu2O solar cell under air mass AM1.5 illuminations and 300K of temperature. The impact of the Cu2O absorber layer thickness in the n+-n-p heterojunction MO solar cell is investigated and hence, the performance of the n+-AZO/n-ZnO/p-Cu2O structure with gaussian defect is optimized. Voir les détails
Mots clés : Cu2O, ZnO, AZO, Gaussian defect, heterojunction, J-V data, wxAMPS
A DC/DC Buck Converter Voltage Regulation UsingAn Adaptive Fuzzy Fast Terminal Synergetic Control
In this paper, an adaptive fuzzy fast terminalsynergetic voltage regulation for DC/DC buck converter isdesigned based on recently developed synergetic theory and aterminal attractor method. The advantages of presentedsynergetic control include the characteristics of finite timeconvergence, insensitive to parameters variation and chatteringfree phenomena. Rendering the design more robust, fuzzy logicsystems are used to approximate the unknown parameters in theproposed controller without calling upon usual modellinearization and simplifications. Taking the DC/DC buckconverter in continuous conduction mode as an example, thealgorithm of proposed synergetic control is analyzed in detail. Allthe simulation results demonstrate the effectiveness and the highdynamic capability of the proposed AF-FTSC control techniqueover the FTSC strategy Voir les détails
Mots clés : synergetic control, fuzzy logic system, terminal technique, finite time convergence, DC/DC buck converter
Real Time Implementation of Grid Connected Wind Energy Systems: Predictive Current Controller
This work, suggests a new control strategy usingFinite-Control-Set Model-Predictive-Control (FCS-MPC) for thecontrol of a wind turbine system (WTS) based on PermanentMagnet Synchronous Generator (PMSG). The consideredcontroller is separated on two parts: FCS-MPC-based on thecurrent control loop for the single switch mode rectifier tooptimally release the maximum wind power, and FCS-MPCbased on the voltage control loop for the voltage source inverterto enhance the THD of grid currents. A wind energy systemprototyping platform was developed and accomplished in thelaboratory, and the experimental results are provided to verifythe performances of the considered FCS-MPC strategies. Voir les détails
Mots clés : Finite-Control-Set Model-Predictive-Control (FCSMPC), Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), Wind Turbine System (WTS), Maximum Power Point Tracking (MPPT), Grid Connected, Experimental Results
A Comparative Study between the Two Applications ofthe Neural Network and Space Vector PWM for DirectTorque Control of a DSIM Fed by Multi-Level Inverters
Nowadays, thanks to the development of control and power electronics, the dualstator induction machine DSIM has become among the most important multi-phase machinesincluded in the industrial application of welding process, this is due to its positive featuresamong them is its high reliability and reduce both losses and rotor torque ripple.This paper aims to apply both techniques of artificial intelligence represented by the neuralnetwork algorithm NNA and the Space Vector PWM SVM for direct torque control DTC of theDSIM to improve the machine performance to control speed wire of Gas Metal Arc Welding(GMAW), and control algorithms DTNC and DTC-SVM.Generalization capacity, the parallelism of operation, computational speed, and learning ca-pacity all these features made it possible to exploit the neural network algorithm to control themachine. Fixed switching frequency obtained, dispensed with the vector selection table and thehysteresis controller, the three pros allowed the inclusion of SVM technique in DTC strategy.The converters are included to feed the DSIM and the GMAW process. A several of the re-sults obtained prove the two applied techniques (NNA, SVPWM) in improving the quality ofboth electromagnetic torque and flux and the dynamic responses of the DSIM. Voir les détails
Mots clés : GMAW, DSIM, Neural Network Algorithm NNA, Space Vector PWM SVM, DTNC, DTCSVM, Three-level NPC inverter